[發(fā)明專利]在子采樣引起失真下借由低相干光干涉技術確定機體與物體表面的間隔距離的方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011431703.1
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112923856A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設計）人: 西蒙·多那太羅;芭芭拉·普雷維塔利;達妮埃爾·科倫坡
• 申請（專利權）人: 艾迪奇股份公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B9/02;B23K26/70
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 孫玲

1.一種用于確定物體或材料與所述物體或材料的處理或測量機構之間的間隔距離的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

-產(chǎn)生低相干光輻射的測量光束，導引所述測量光束通過所述處理或測量機構接近物體的至少一個末端射向所述物體，并導引自物體反射或漫射的測量光束通過所述處理或測量機構接近物體的所述末端沿第一入射方向射向光干涉?zhèn)鞲衅鳈C構，其中測量光束行經(jīng)從相應的光源到所述光干涉?zhèn)鞲衅鳈C構的測量光路，所述測量光路包括所述光源與處理或測量機構接近物體的末端之間的第一部段以及所述處理或測量機構接近物體的所述末端與光干涉?zhèn)鞲衅鳈C構之間的第二部段，這些部段具有各自預定且不變的幾何路程；

-產(chǎn)生所述低相干光輻射的參考光束，并導引所述參考光束相對于所述測量光束的第一入射方向以預定入射角度沿第二入射方向射向所述光干涉?zhèn)鞲衅鳈C構，其中，在所述處理或測量機構接近物體的所述末端與所述物體之間的距離對應于預定標稱間隔距離的標稱操作條件下，參考光束行經(jīng)的參考光路的光程等于測量光路的光程；

-使測量光束和參考光束沿著預定照明軸疊加在所述光干涉?zhèn)鞲衅鳈C構的公共入射區(qū)域上；

-檢測測量光束與參考光束之間的干涉條紋圖案在所述公共入射區(qū)域上沿著所述照明軸的位置，所述干涉條紋圖案沿著照明軸的延伸長度對應于所述低相干光輻射的相干長度；以及

-確定測量光路與參考光路之間的光程差-這表示以下二者之差：(a)在處理或測量的接近物體的末端處，處理或測量機構與物體表面之間的當前間隔距離；(b)預定標稱間隔距離-其作為所述干涉條紋圖案沿著所述入射區(qū)域的所述照射軸的位置的函數(shù)，

其中，所述光干涉?zhèn)鞲衅鳈C構包括沿著所述照明軸的光電探測器布置，并以此方式控制入射角度，即所述干涉條紋圖案的空間頻率大于光電探測器的空間頻率，所述干涉條紋圖案的空間頻率隨著所述入射角度增大而增大，致使因子采樣引起失真而以較低的空間頻率對干涉條紋圖案進行空間解調(diào)，由此測量光路與參考光路之間可確定的最大光程差增大。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述干涉條紋圖案的空間頻率不同于光電探測器的空間頻率的倍數(shù)，并優(yōu)選地近似于光電探測器的所述空間頻率的半整數(shù)倍。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述光電探測器布置是光電探測器線性布置。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述光電探測器布置是光電探測器二維布置。

5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述干涉條紋圖案的光輻射的光強包絡沿照明軸的位置是所述干涉條紋圖案的光輻射的光強包絡的固有位置。

6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述干涉條紋圖案的光輻射的光強包絡的固有位置是所述光輻射的光強包絡的峰值或最大值的位置。

7.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述入射區(qū)域的照射軸由所述入射角度限定的平面與所述光干涉?zhèn)鞲衅鳈C構的感測面之間的交點確定。

8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述測量光路和所述參考光路包括對應的光學元件，參考光路包括與插置到測量光路中的物體相對應的回光反射元件，并包括光衰減機構，其適配成平衡由所述回光反射元件反射的參考光輻射的光強與由物體反射的測量光輻射的光強。

9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，所述測量光路和所述參考光路源自公共光源，借由分束機構分開，各自分開地引向物體和所述回光反射元件，并聚光在檢測光路中，在檢測光路中，測量光束與參考光束分開，所述光束以可控的取向指向光干涉?zhèn)鞲衅鳈C構的所述公共入射區(qū)域，所述可控的取向確定測量光束與參考光束之間的入射角度。

10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述處理或測量機構由工件或材料的激光處理機器的工作頭承載，所述激光處理機器借助沿著工件或材料上包括一系列工作區(qū)域的工作軌跡傳導的高功率處理激光束進行操作，并且所述物體是所述工作區(qū)域處的工件或材料的表面。